СХЕМА ИМПУЛЬСНОГО НЕЙТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2009 года по МПК G21G4/02 

Изобретение относится к разведке и обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоактивности, конкретно к разработке схем питания импульсных нейтронных генераторов.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные автогенератор, генератор управляемых импульсов, инвертор напряжения, разрядник и накопительный конденсатор, выход которого соединен с излучателем нейтронов. В устройство введены датчик разряда, содержащий трансформатор тока, и блок первичного запуска датчика разряда, которые обеспечивают подачу на генератор нейтронов импульсного напряжения с нормированной амплитудой независимо от сбоев в работе устройства. Патент Российской Федерации №2229751, МПК G21G 4/02, 2004 г.

Вышеприведенные устройства громоздки, состоят из раздельных комплексов: блока наземной аппаратуры, блока управления и питания и скважинного прибора, скважинного прибора с источником нейтронов, блока регистрации нейтронов и гамма-квантов, что снижает их надежность в эксплуатации.

Известна схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки для импульсного нейтронного каротажа, состоящая из наземной аппаратуры управления и временного анализатора, блока питания, регистратора и скважинного прибора, состоящего из импульсного генератора быстрых нейтронов на базе ускорительной трубки со схемой запуска, содержащей импульсные высоковольтные трансформаторы, накопительный конденсатор и управляемый коммутирующий элемент радиометра, блоков питания генератора нейтронов, детектора радиоактивного излучения и электронной схемы, в схеме запуска ускорительной трубки между накопительным конденсатором и первичными обмотками импульсных высоковольтных трансформаторов подключен неуправляемый коммутирующий элемент, а в цепь управляемого коммутирующего элемента между его анодом и точкой соединения неуправляемого коммутирующего элемента с обмотками импульсных трансформаторов подключен дополнительный конденсатор. Патент Российской Федерации №448784, МПК G01V 5/10, 2000 г. Прототип.

Схема не стабильна и не надежна при работе в автономном режиме, громоздка.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, повышение стабильности, компактность.

Технический результат достигается тем, что схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки, причем блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания, схему формирования импульса управления, блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор, блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку.

В блоке электроники выходы фильтра питания и схемы включения/выключения питания соединены с входами гальванической развязки вторичных источников питания, а выходы гальванической развязки вторичных источников питания соединены с входами схемы включения/выключения питания, стабилизированного низковольтного вторичного источника питания и управляемого автогенератора, выход стабилизированного низковольтного вторичного источника питания соединен с входами схемы формирования импульсов управления, управляемого автогенератора и схемой контроля, выход схемы формирования импульсов управления соединен с входами управляемого автогенератора, схемами формирования импульсов управления, а также снабжен выводом для соединения со схемой формирования импульса поджига коммутатора.

В блоке коммутации один выход повышающего трансформатора с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки соединен с одним из входов схемы формирования импульса поджига коммутатора, соединенной с коммутатором, второй выход повышающего трансформатора соединен с входами делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатора, а также снабжен выводом для соединения со схемой питания ионного источника нейтронной трубки.

Входы схем формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, питания ионного источника нейтронной трубки и формирования импульса поджига нейтронной трубки объединены, а выходы каждой схемы соединены с входами нейтронной трубки.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлена схема нейтронного генератора, где БЭ - блок электроники; БК - блок коммутации; БТ - блок трубки;

1 - фильтр питания, 2 - схема включения/выключения питания, 3 - схема формирования импульса управления, 4 - гальваническая развязка вторичных источников питания, 5 - стабилизированный низковольтный вторичный источник питания, 6 - автогенератор управляемый, 7 - повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания БТ и БК, 8 - схема формирования импульса поджига коммутатора, 9 - делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи, 10 - коммутатор, 11 - схема формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, 12 - схема питания ионного источника нейтронной трубки, 13 - схема формирования импульса поджига нейтронной трубки, 14 - нейтронная трубка, 15 - схема контроля.

На фиг.2 представлены процессы, происходящие в нейтронном генераторе, где

t₀ - момент подачи питания на вход импульсного нейтронного генератора (ИНГ);

t₁ - поступление сигнала, разрешающего подачу питания на схему ИНГ - начало работы источника питания БТ и БК, начало зарядки накопительных конденсаторов БТ;

t₂ - сигнал обратной связи на выключение источника питания БТ и БК;

t₃ - сигнал обратной связи на включение источника питания БТ и БК (подзарядка);

t₄ - подача управляющего импульса на срабатывание ИНГ, подача команды на прекращение работы источника питания БТ и БК, начало формирования импульса запуска коммутатора;

t₅ - срабатывание коммутатора, начало формирования ускоряющих импульсов на нейтронную трубку и тока через ионный источник;

t₆ - срабатывание нейтронной трубки - начало нейтронного импульса;

t₇ - окончание нейтронного импульса;

t₈ - окончание переходных процессов в схеме питания нейтронной трубки, снятие запрета на работу источника питания БТ и БК, начало повторного процесса подготовки ИНГ к срабатыванию нейтронной трубки;

t₉ - снятие сигнала, разрешающего работу источника питания БТ и БК, начало разряда накопительных конденсаторов БТ и БК;

t₁₀ - снятие питания с ИНГ.

Схема работает следующим образом.

В момент времени t₀ (фиг.2) на фильтр питания 1 подается внешнее питание. При поступлении разрешающего сигнала t₁ начинают работать все источники питания генератора: гальваническая развязка вторичных источников питания 4, стабилизированный низковольтный вторичный источник питания 5, автогенератор управляемый 6 и начинают заряжаться накопительные конденсаторы схемы питания 12 и 13 нейтронной трубки 14 и схемы формирования импульса поджига коммутатора 8. При достижении зарядного напряжения в момент t₂ сигнал обратной связи от делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи 9 останавливает работу источника высоковольтного питания 2 (t₃), при снижении напряжения обратная связь опять включает источник питания 2. Управляющий импульс (t₄) на срабатывание генератора поступает на схему формирования импульса поджига коммутатора 8.

Сформированный управляющий импульс прикладывают к поджигающему зазору коммутатора 10. В момент времени t₅ коммутатор 10 переходит в проводящее состояние, и начинают формироваться положительный и отрицательный ускоряющие импульсы и импульс тока через ионный источник нейтронной трубки 14. Образовавшиеся в токе источника ионы дейтерия попадают в ускоряющий зазор, ускоряются высоким напряжением и бомбардируют мишень, где в результате реакции ₁H²+₁H³→₂He⁴+n образуются нейтроны с энергией 14 МэВ.

Изобретение относится к разведке и обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоактивности, конкретно к разработке схем питания импульсных нейтронных генераторов. Схема импульсного нейтронного генератора выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки. Блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания и схему формирования импульса управления. Блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор. Блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку. Изобретение позволяет повысить надежность, стабильность и компактность. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки, отличающаяся тем, что она выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки, причем блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания, схему формирования импульса управления, блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор, блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку.

2. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что в блоке электроники выходы фильтра питания и схемы включения/выключения питания соединены с входами гальванической развязки вторичных источников питания, а выходы гальванической развязки вторичных источников питания соединены с входами схемы включения/выключения питания, стабилизированного низковольтного вторичного источника питания и управляемого автогенератора, выход стабилизированного низковольтного вторичного источника питания соединен с входами схемы формирования импульсов управления, управляемого автогенератора и схемой контроля, выход схемы формирования импульсов управления соединен с входами управляемого автогенератора, схемой формирования импульсов управления, а также снабжен выводом для соединения со схемой формирования импульса поджига коммутатора.

3. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что в блоке коммутации один выход повышающего трансформатора с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки соединен с одним из входов схемы формирования импульса поджига коммутатора, соединенной с коммутатором, второй выход повышающего трансформатора соединен с входами делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатора, а также снабжен выводом для соединения со схемой питания ионного источника нейтронной трубки.

4. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что входы схем формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, питания ионного источника нейтронной трубки и формирования импульса поджига нейтронной трубки объединены, а выходы каждой схемы соединены с входами нейтронной трубки.